package com.seu.data.structures.unionfind.basics;

import java.util.TreeSet;

/// Leetcode 547. Friend Circles
/// https://leetcode.com/problems/friend-circles/description/
///
/// 课程中在这里暂时没有介绍这个问题
/// 该代码主要用于使用Leetcode上的问题测试我们的UF类

/**
 * 班上有 N 名学生。其中有些人是朋友，有些则不是。他们的友谊具有是传递性。
 * 如果已知 A 是 B 的朋友，B 是 C 的朋友，那么我们可以认为 A 也是 C 的朋友。
 * 所谓的朋友圈，是指所有朋友的集合。
 * 给定一个 N * N 的矩阵 M，表示班级中学生之间的朋友关系。
 * 如果M[i][j] = 1，表示已知第 i 个和 j 个学生互为朋友关系，否则为不知道。
 * 你必须输出所有学生中的已知的朋友圈总数。
 *
 * @author liangfeihu
 * @since 2018/12/5 17:23
 */
class Solution {

    private interface UF {
        int getSize();

        boolean isConnected(int p, int q);

        void unionElements(int p, int q);
    }

    /**
     * 我们的第四版Union-Find
     */
    private class UnionFind4 implements UF {

        /**
         * rank[i]表示以i为根的集合所表示的树的层数
         */
        private int[] rank;
        /**
         * parent[i]表示第i个元素所指向的父节点
         */
        private int[] parent;

        /**
         * 构造函数
         */
        public UnionFind4(int size) {

            rank = new int[size];
            parent = new int[size];

            // 初始化, 每一个parent[i]指向自己, 表示每一个元素自己自成一个集合
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                parent[i] = i;
                rank[i] = 1;
            }
        }

        @Override
        public int getSize() {
            return parent.length;
        }

        /**
         * 查找过程, 查找元素p所对应的集合编号
         * O(h)复杂度, h为树的高度
         */
        private int find(int p) {
            if (p < 0 || p >= parent.length) {
                throw new IllegalArgumentException("p is out of bound.");
            }
            // 不断去查询自己的父亲节点, 直到到达根节点
            // 根节点的特点: parent[p] == p
            while (p != parent[p]) {
                p = parent[p];
            }
            return p;
        }

        /**
         * 查看元素p和元素q是否所属一个集合
         * O(h)复杂度, h为树的高度
         */
        @Override
        public boolean isConnected(int p, int q) {
            return find(p) == find(q);
        }

        /**
         * 合并元素p和元素q所属的集合
         * O(h)复杂度, h为树的高度
         */
        @Override
        public void unionElements(int p, int q) {

            int pRoot = find(p);
            int qRoot = find(q);

            if (pRoot == qRoot) {
                return;
            }

            // 根据两个元素所在树的rank不同判断合并方向
            // 将rank低的集合合并到rank高的集合上
            if (rank[pRoot] < rank[qRoot]) {
                parent[pRoot] = qRoot;
            } else if (rank[qRoot] < rank[pRoot]) {
                parent[qRoot] = pRoot;
            } else { // rank[pRoot] == rank[qRoot]
                parent[pRoot] = qRoot;
                // 此时, 我维护rank的值
                rank[qRoot] += 1;
            }
        }
    }

    public int findCircleNum(int[][] M) {
        int n = M.length;
        UnionFind4 uf = new UnionFind4(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if (M[i][j] == 1) {
                    uf.unionElements(i, j);
                }
            }
        }
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            set.add(uf.find(i));
        }
        return set.size();
    }

}
